摘要：随着中国水务行业从大规模基础设施建设逐渐转向精细化管理，智慧化的需求在水务场景里愈发明显。我国相继出台了《国家新型城镇化规划（2014-2020年）》《全国城市市政基础设施建设“十三五”规划》《关于推进污水处理减污降碳协同增效的实施意见》等相关政策，引导水务行

随着中国水务行业从大规模基础设施建设逐渐转向精细化管理，智慧化的需求在水务场景里愈发明显。我国相继出台了《国家新型城镇化规划（2014-2020年）》《全国城市市政基础设施建设“十三五”规划》《关于推进污水处理减污降碳协同增效的实施意见》等相关政策，引导水务行业智慧化发展。

智慧水务是通过新一代信息技术与水务技术的深度融合，充分发掘数据价值和逻辑关系，实现水务业务系统的控制智能化、数据资源化、管理精确化、决策智慧化，使水务业务运营更高效、管理更科学、服务更优质。这其中会涉及到物联网、大数据分析、云计算、人工智能、BIM、数字孪生等前沿技术。

作为水务智慧化过程中重要的技术之一，数字孪生究竟如何赋能智慧水务，解决了哪些实际的问题和痛点？

痛点突围：数字孪生技术破解水务行业六大核心难题

1、打破信息孤岛，构建统一决策中枢

难点：水源、水厂、管网、用户端数据分散在各个独立系统中，缺乏实时动态交互，管理者面对碎片化信息，难以形成系统性决策依据。

在数字孪生系统完成工控SCADA系统、运维工单系统、设备管理系统、人脸门禁系统、智能安防系统、能耗管理系统的数据对接，实时获取水厂内生产运行及管理相关的状态数据，完成多系统的数据采集、数据治理和数据服务，帮助水务管理部门全面掌握水厂和管网的运行状态。

2、告警智能联动，强化应急响应能力

难点：水厂和管网系统复杂，设备数量众多、管线密集，传统的管理方式难以直观掌握全局，缺乏预警、告警的及时联动管控。

全面的资产监控：将水厂内各建筑楼宇布局、构筑物及设备、管网等进行全方位展现，真实、细致、完整地呈现水厂三维物理态势，实时跟踪监控水厂设备、管道等各类资产的运行状态。告警智能联动：整合视频监控、门禁、传感器等多源告警数据，建立统一告警联动机制，当设备出现异常或故障时，及时发出告警信号，并精准定位故障位置，实现对复杂资产的高效管控。

3、赋能智慧巡检，提升巡检效率

难点：传统人工巡检存在的覆盖范围有限、环境适应性不足，耗时耗力并且容易漏检。

自定义/固定路线巡检：基于高度真实的水厂孪生场景，结合巡检点、设备和传感器实时数据、视频监控，巡检人员可差异化定制巡检任务和路线，巡检的过程中快速提取当前场景设备信息、关联工艺的监控数据等，减少夜间巡检和特殊天候带来的安全隐患，提高巡检效率。

巡检报告闭环：巡检结束后系统自动形成巡检历史数据，方便管理人员查看历史巡检过程，并对数据进行分析，了解整体巡检问题和关键数据统计。

4、管网实时监测，减少资源浪费

难点：城市管网往往具有规模大、范围广，部分管网系统年久老化、漏损率逐年升高；爆管抢修响应滞后导致水资源浪费、路面塌陷等次生灾害频发，运维成本居高不下。

管网三维空间化：通过数字孪生还原城市地下综合管廊（供水、排污管网）等，既能从宏观视角查看城市管廊的整体布局和走向，也能通过检索快速查看目标管线的位置、尺寸、材质等具体细节。管网漏损监测：在孪生系统接入管网物联监测数据，对管网的漏损、暗漏、爆管等情况进行实时监测反馈，从而提高运维效率。

爆管应急处置：爆管发生时，可迅速锁定维修需要关闭的阀门和影响区域、影响用户，并且打通营销系统、短信平台，将停水信息一键发送至受影响用户，提升服务水平和效率。管道维修时，可以在三维场景中可视化呈现需要开挖管道的深度，以及开挖区域是否有燃气、电力等其他管线，避免爆管次生灾害的发生。

5、精细把控能耗，削减运营成本支出

痛点：水厂和管网系统能耗高，传统“人盯设备”模式难以实时掌握设备的能耗状况，更无法根据实际运行数据精准地制定和调整能效优化策略。

能耗监测：在数字孪生系统接入进出口水量、电耗、药耗等相关数据，通过对能耗数值的实时监测，及时发现能耗异常波动情况。节能算法模拟：针对水厂节能策略，结合节能模型算法，进行可视化效果模拟，实现能耗超标预警以及告警和精准加药，减少碳源等药剂消耗投加，降低鼓风机、水泵等“电老虎”的能源损耗，提高水厂的产能和生产效率。

6、模拟工艺流程，提升人员培训质效

难点：水处理工艺流程复杂，设计众多物理、化学反应，仅靠现场讲解与二维图纸，新员工很难直观地理解复杂工艺的动态关联，同时应急演练往往受限于实际生产安全风险，无法在真实生产环境中进行有效的模拟和训练。

人员培训与应急演练：在三维场景中动态模拟水处理全流程工艺，并搭配各工艺单元的详细介绍，使员工能够全面直观了解工艺流程，提高学习效果和工作效率；结合VR设备实现高危操作的沉浸式安全演练，记录操作动线规范性并生成考核报告，为员工的培训评估和技能提升提供有力支持。环保科普教育：通过三维可视化方式真实还原水处理工艺全过程，高效便捷开展环保科普教育，以生动直观的方式向公众展示水资源保护、污水处理和循环利用的重要意义，增强公众节水环保意识，提升企业影响力和社会责任感。